Внутренние механизмы инстинкта

К. В. Судаков,

Кандидат медицинских наук

ТАЙНЫ ИНСТИНКТА

(Биологические мотивы врожденного поведения)

 

 

 

К. В. Судаков,

Кандидат медицинских наук

ТАЙНЫ ИНСТИНКТА

(Биологические мотивы врожденного поведения)

 

ВВЕДЕНИЕ

Кто из нас, наблюдая поведение животных, не поражался их удивительно «разумной» и целенаправленной деятель­ностью?

Она невольно заставляет человека думать об «уме» живых существ. И тем не менее натуралист-естествоиспытатель обя­зан понять и исчерпывающе точно, объективно объяснить ис­тинные механизмы этой деятельности. Между тем, когда естествоиспытателя или врача просят объяснить «разумное» отведение животных, нередко в ответ можно услышать: «Это —инстинкты».И все же термин «инстинкт» не объяс­няет существа дела.

В последние годы проблема инстинкта приобрела чрезвы­чайно важное значение. Физиологи и инженеры вплотную по­дошли к вопросу о механизме целенаправленных реакций жи­вотных и их искусственного управления.

Однако до сих пор не существует удовлетворительной тео­рии инстинкта.

Для того чтобы определить существо инстинкта, необходи­мо четко ответить на следующие основные вопросы. Какое место занимает инстинкт в целостной приспособительной дея­тельности животных? Каким путем шла на земле эволюция живых существ, шлифуя столь удивительно пригнанные целе­сообразные реакции? И, наконец, какие физиологические про­цессы лежат в основе инстинктивной деятельности?

Попытаемся, не претендуя на исчерпывающее изложение, ответить на все эти вопросы.

ЭВОЛЮЦИЯ ИНСТИНКТА

В природе все идет по определенному порядку. Земля миллиарды лет вращается вокруг своей оси, совершая в то же время ежегодное обращение вокруг Солнца. Оно по прежнему, как и миллионы лет назад, продолжает светить, и в определенное время суток для каждого полушария находит­ся в строго определенном положении.

Весна сменяет зиму. Осень — лето. Этот порядок не на­рушается из года в год. Циклически повторяющиеся собы­тия!

С другой стороны, на Земле изменяются материки и океа­ны, леса сменяются болотами, моря — пустынями, реки изменяют направление течения и т. д.

Итак на Земле существуют как более, так и менее устой­чивые явления природы. И в этот, установленный взаимоотно­шениями Земли и Солнца порядок, роковым образом вписа­лись живые существа Земли: их жизненные циклы теснейшим образом связаны с постоянными периодическими явлениями природы. Времена года и положение Солнца по отношению к горизонту явились самыми надежными критериями ориента­ции живых существ на Земле.

Действуя на живые организмы в определенной неизменной последовательности, эти явления природы вступили в тесные взаимоотношения с процессами их обмена веществ. Именно постоянно чередующиеся явления природы прежде всего оп­ределили функциональную организацию живого царства на Земле. Они стали своего рода «матрицами», с которых в эво­люции поколениями считывался общий принцип организации деятельности живых существ.

Постоянные явления природы оказались для живых су­ществ, таким образом, своеобразными вехами, позволившими им строить свои приспособительные реакции. Поскольку эти вехи долгое время сохраняются неизменными, организмы смогли так построить свою жизнедеятельность,что каждое из предыдущих событий внешнего мира вызывало в организме последующую цепь реакций, направленных на подготовку к встрече со следующим явлением внешнего мира, которое воз­никало неизбежным образом. Это свойство программировать свою деятельность по отношению к последующим явлениям природы явилось важным приобретением эволюции. Посколь­ку целый ряд событий внешнего мира оставался неизменным тысячелетиями, они закрепились в наследственных механиз­мах.

Инстинктивная деятельность таким образом возникла в эволюции как средство приспособления к постоянным явле­ниям внешнего мира.

Однако инстинкты оказались неспособными обеспечить наилучшие приспособления живых существ к окружающей их среде, непрерывно изменяющейся, развивающейся и разру­шающейся. Поэтому у высших живых существ они состав­ляют только основу их приспособительной деятельности, на которую все в большей степени наслаиваются более пластичные приспособительные механизмы.

НАУКА ИЛИ МИСТИКА?

Инстинктивная деятельность животных, несмотря на то, что мы уже кое-что знаем о ее физиологических механизмах, по-прежнему заключает в себе множество тайн и загадок. Пытливый ум исследователей все глубже проникает в тайны этой деятельности. И тем не менее, поведение насекомых и животных еще во многих отношениях кажется загадочным и мистическим. Особенно удивительным является то целена­правленное поведение, которое проявляют все представители животного царства.

Вопросы целенаправленного поведения животных издавна интересовали ученых. Однако в их объяснении долгое время господствовали мистические представления идеалистического характера. Даже такой крупный естествоиспытатель, осново­положник рефлекторной теории, как Рене Декарт, в объясне­нии целенаправленных реакций животных вынужден был на­делить их «высшим разумом» — душой, которая управлялась божественной силой.

Знаменитый французский естествоиспытатель Жан-Анри Фабр, сделавший изумительные наблюдения над поведением насекомых, не смог объяснить их иначе, как признанием дей­ствия сил «высшего разума».

Первый, кто нанес существенный удар по схоластике в вопросе о целенаправленной деятельности, был великий рус­ский физиолог И. М. Сеченов. Он смело провозгласил, что «...все акты сознательной и бессознательной жизни по спо­собу происхождения суть рефлексы».

И эта мысль была в дальнейшем блестяще подтверждена исследованиями И. П. Павлова. Открытие условного рефлек­са позволило вскрыть природу многих форм целенаправлен­ной деятельности животных.

Казалось бы, что церковно-идеалистические представления окончательно вытеснены научно-естественными представле­ниями о механизме целенаправленной деятельности. Однако дело обстоит не совсем так.

В последние годы в зарубежной науке широкое распрост­ранение получило специальное направление исследований— этология.

Этология — это наука о поведении живых существ и их взаимоотношениях. Основоположником этого направления считает немецкого физиолога Конрада Лоренца.

Этологи накопили огромное количество интересных науч­ных фактов, но их объяснение сплошь да рядом опирается на такие неясные определения, как «врожденные механиз­мы поведения», «спонтанное поведение» и другие, содержание которых этологи не вскрывают. А это снова оставляет открытой дверь для проникновения мистических идеалистических представлений.

Что же такое «врожденные механизмы поведения» с фи­зиологической точки зрения? Какая «пружина» заставляет на­секомых и животных совершать удивительные реакции? Вот где загадка инстинкта.

Попробуем заглянуть в этот удивительный уголок при­роды и понять, что же движет насекомым и животным на его пути к цели. Но чтобы понять особенности инстинктивной деятельности животных, необходимо объективно оценивать их деятельность, сравнивать их друг с другом и наблюдать.

Потребность

Жизнь характеризуется постоянно совершающимся обме­ном веществ. Последний связан с непрерывным расходом и потреблением энергии. Энергия поступает в организм главным образом с пищей. Кроме того, для энергетических превраще­ний питательных веществ в организме необходимо топливо — кислород. Сгорая в пламени кислорода, питательные продук­ты рождают энергию, благодаря которой живой организм осуществляет свою деятельность. В результате всех этих про­цессов в организме накапливаются продукты, которые надо все время удалять, а главное, возникает необходимость все время пополнять запасы питательных веществ.

Между тем организм может нормально существовать толь­ко в том случае, когда основные его внутренние константы находятся на относительно постоянном уровне. Известен афо­ризм великого французского физиолога К. Бернара по этому поводу: «Постоянство внутренней среды есть условие свобод­ной жизни». Такими жизненно важными константами явля­ются определенный уровень глюкозы в крови, осмотическое давление крови, кровяное давление, уровень кислорода в кро­ви, кислотность и щелочность крови и т. д.

Всякое значительное отклонение той или иной жизненно важной константы организма от уровня, обеспечивающего его нормальную жизнедеятельность, становится для него опас­ным. Организм начинает испытывать потребность в специальных веществах и вынужден их активно искать и потреблять.

Итак, потребность организма — это любое значительное отклонение его жизненно важных внутренних констант от уровня, обеспечивающего его нормальные физиологические отправления.

Благодаря непрерывно идущему обмену веществ, любое живое существо испытывает потребности. Однако характер реакций, возникающих в ответ на потребности, неодинаков. Разные живые существа, находящиеся на разных ступенях эволюционной лестницы, имеют различные средства удовле­творения своих потребностей. Но у всех живых существ мы можем подметить одну общую закономерность: возник­шая потребность вызывает действие, направленное на ее удов­летворение. Это может быть выражено следующей схемой:

 

Такая форма регуляции, в которой отклонение того или иного физиологического эффекта от уровня, обеспечивающего нормальную жизнедеятельность, само является причиной воз­вращения к нормальному уровню, получила в физиологии на­звание саморегуляции.

Все формы инстинктивной деятельности формируются по принципу циклической саморегуляции. Удовлетворение любой потребности и, следовательно, восстановление нормального уровня основных внутренних констант организма получило специальное название — подкрепление.

Подкрепление — это прием пищи, воды, половые реакции. Наконец, уменьшение страха также является положительным подкреплением.

Искусственные мотивации

В 1952 году шведский ученый Андерсон произвел крайне любопытный эксперимент. Специальную иглу-канюлю он вжи­вил в определенные отделы мозга козы и раздражал их, вводя в канюлю раствор хлористого натрия. К удивлению экспери­ментатора, в ответ на раздражение мозга, коза с жадностью бросалась пить. Стоило только прекратить раздражение, как питьевая реакция животного прекращалась. При повторном раздражении коза пила снова и снова. И эта реакция могла продолжаться сколько угодно несмотря на то, что коза все в большей степени раздувалась.

Ученый тщательно исследовал область, куда был погружен кончик электрода, обозначив ее как «питьевой центр». Этот «центр» оказался запрятанным глубоко в подкорковых обра­зованиях мозга, в так называемой гипоталамической области.

Итак, первый шаг был сделан. Было установлено, что основные влечения организма у высших животных определя­ются деятельностью специальных подкорковых гипоталамиче- ских нервных центров.

Почти одновременно американский профессор Бробек и индийский ученый Ананд, разрушая определенные образова­ния в той же гипоталамической области у крыс, получили следующие результаты. Оказалось, что если разрушение произ­водилось в средне-боковых частях гипоталамуса, то крысы полностью утрачивали всякий интерес к пище, и даже нахо­дясь в окружении самой лакомой для них пищи, погибали от истощения. Эти участки гипоталамической области авторы назвали «центрами питания». С другой стороны, при разрушении срединных отделов гипоталамической области, так назы­ваемых вентромедиальных ядер гипоталамуса, крысы, наобо­рот, начинали проявлять повышенную пищевую активность, становились «обжорами», потребляя большое количество пи­щи. При этом они резко прибавляли в весе и жирели. По­скольку раздражение этих центров гипоталамуса слабым электрическим током всегда вызывало прекращение акта еды у животных, они были названы Бробеком и Анадом «центрами насыщения».

В настоящее время показано, что раздражая через вживленные электроды слабым электрическим током «центры пи­тания» в боковых отделах гипоталамуса, у животных можно вызвать дополнительный прием пищи даже в том случае, ко­гда они насытились до эксперимента.

Аналогичным образом, применяя методы искусственного раздражения или разрушения различных подкорковых обра­зований, ученые обнаружили центры, ведающие половыми влечениями и страхом. Все они сосредоточены в гипоталами­ческой области.

Итак, на основании этих и многочисленных подобного рода экспериментов было твердо установлено, что «основные вле­чения» высших животных определяются деятельностью спе­циальных центров гипоталамической области. Однако все эти данные были получены благодаря применению искусственных раздражителей. Возникает вопрос, каковы естественные раз­дражители внутренних механизмов инстинкта?.

Кровь или нервные импульсы?

Долгое время считали, что голод,жажда, половое влечение возникают в основном в результате раздражения определен­ных периферических образований организма. Так, известный американский физиолог Уолтер Кеннон считал, что причи­ной ощущений голода являются периодические сокращения желудка, которые регулярно происходят после 12—18-часо­вого голодания, Считали также, что жажда возникает при сухости ротовой полости и глотки, а материнские влечения исходят из растянутых молоком грудных желез и т. д.

Однако эксперименты и клинические наблюдения заставили пересмотреть эту точку зрения. Оказалась, что влечения голода полностью сохранялись при удалении желудка или при перерезке всех его нервных связей с мозгом. Точно также ока­залось, что материнские влечения сохраняются после удале­ния обеих грудных желез. Из этого следует, что раздражения, идущие от периферических органов, не играют главной роли в возникновении основных влечений организма.

Но что же заставляет животное периодически искать пищу, воду или особь другого пола для размножения?

Было сделано предположение, что таким раздражителем являются специальные вещества, периодически накапливаю­щиеся в крови («гуморальная теория»). Так, по мере голода­ния кровь теряет свои питательные вещества, становится «го­лодной» и приобретает способность раздражать определенные рецепторы. Такие рецепторы находятся как в стенке сосудов, так и непосредственно в центральной нервной системе. Нали­чие специальных нервных клеток, чувствительных к измене­нию содержания глюкозы в крови, было установлено в обла­сти вентромедиальных ядер гипоталамуса, т. е. в том месте, где расположен «центр насыщения». Особенность этих цен­тральных рецепторов заключается в том, что они представля- ют собой специальные нервные клетки, обмен веществ кото­рых очень специфичен. Одни из них используют в своем обме­не преимущественно глюкозу, другие хлористый натрий и т. д.. В результате этого при изменении содержания в крови того или иного вещества происходит избирательное возбуждение группы клеток, использующих это вещество в своем метабо­лизме. Аналогичные клетки существуют по отношению к со­держанию в крови различных гормонов.

Установлено, например, что у животных, лишенных каких- либо пищевых или минеральных веществ, или же витаминов резко возрастает предпочтение к этим веществам. Подобное явление наблюдается в случае удаления различных желез внутренней секреции. Так, при удалении надпочечников у жи­вотных наблюдается резко выраженное предпочтение к соле­ной пище. После перерезки всех вкусовых нервов такие животные утрачивают свое избирательное отношение к соли и погибают от ее недостатка. Стало быть у животных с удаленными надпочечными железами мы имеем специальную повы­шенную «настроенность» к соленым веществам, недостаточ­ность которых наблюдается в организме.

Еще более яркий пример описан Вилкинсом и Рихтером. Авторы наблюдали мальчика с врожденной опухолью надпо­чечников. Вследствие этого недуга организм его не был спо­собен удерживать соли натрия. С самого рождения этот ребе- кок проявлял постоянное беспокойство и не успокаивался после приема обычной пищи. В дальнейшем он начал прояв­лять предпочтение к более соленой пище. Авторы описывают такой случай, как однажды, случайно натолкнувшись на соль в буфете, он начал есть ее пригоршнями. Характерно, что он быстро научился просить соль жестами, указывая на выше­упомянутый буфет и первым его словом было «соль». Соле­ная пища и все связанное с солью превратилось для этого мальчика в главную цель всей его короткой жизни.

Значит, соотношение гормонов и специальных химических веществ в организме определяет тот внутренний фон, на кото­ром периодически разыгрываются механизмы его основных влечений.

Казалось бы, все очень ясно и просто. Но на самом деле механизм возбуждения подкорковых центров основных влече­ний оказался значительно сложнее.

В Советском Союзе были проведены наблюдения над жиз­недеятельностью двух пар сросшихся близнецов (Т. Т. Алек­сеева).

Особенность строения этих близнецов заключалась в том, что, несмотря на сращение в тазовой области, у них была полностью разграничена центральная нервная система (го­ловной и спинной мозг). Однако кровообращение у них было общим. Это доказывали следующие наблюдения. Глюкоза, введенная в вену руки одной из девочек, уже через 2 мину­ты переходила в кровь другой, а через несколько минут кон­центрация сахара в крови у обеих девочек почти уравнове­шивались.

Раздражение легким уколом кожи на 1 см. вправо от средней линии (условной линии раздела их тел) вызывало реакцию только соответствующей головки. Другая девочка оставалась к это-му раздражению безучастной. Аналогичный результат получался и при обратных соотношениях.

Оказалось, что у этих сросшихся близнецов можно было наблюдать такое состояние, когда одна из девочек была на­кормлена, а вторая по-прежнему продолжала испытывать го­лод и требовать пищу. В чем же дело? Ведь концентрация пи­тательных веществ в их крови, казалось бы, должна быть оди­наковой, так как одна из девочек была накормлена? И тем не менее факт остается фактом.

В настоящее время мы должны признать, что возбуждение инициативных центров, определяющих различные врожденные влечения организмов, происходит совместно как нервным, так и гуморальным путем. Оба эти механизма в /различной степе­ни выражены у животных, находящихся на различных ступе­ням эволюционного развития.

У насекомых и низших животных гуморальные (особенно гормональные) факторы играют, по-видимому, основную роль в возникновении их инстинктивных реакций. Нервный меха­низм как средство наиболее быстрой реализации основных по­требностей организма возник в эволюции, вероятно, значительно позднее. Однако, являясь более поздней прибавкой эволюции, нервный механизм мотиваций приобрел огромное предупредительное значение.

Действительно, у высших животных и человека мы на­блюдаем появление влечений еще задолго до того момента, когда жизненно необходимые вещества внутренней среды полностью исчерпаны.

Примером этого является формирование состояния голода. Голодные ощущения начинают формироваться прежде всего иод влиянием действия на гипоталамические центры нервных импульсаций, поступающих от опустевшего желудка и других пищеварительных органов. Как правило, в это время в крови и тканях организма уровень питательных веществ еще высо­кий. Однако под влиянием чисто нервных «тревожных сигна­лов» организм начинает искать питательные вещества.

Не правда ли, удивительно надежный приспособительный механизм перестраховки?

И только в том случае, когда влияние чисто нервных ме­ханизмов не приводит к потреблению пищи, включается вто­рая фаза голодания.

На этой стадии ткани и органы организма начинают «за­пирать» запасы своих питательных веществ. Особенно боль­шие запасы веществ «запираются» в печени. В результате это­го питательные вещества перестают поступать в кровь. Содер­жание их в крови резко падает, кровь становится «голодной». Но заметьте, что в тканях организма мы имеет при этом еще значительный резерв питательных веществ. Опять преду­предительная приспособительная реакция!

Только при длительном голодании (у человека после 20 с лишним дней) резервы питательных веществ организма пол­ностью исчерпываются.

Итак, в естественных условиях врожденные мотивации у живых существ формируются на основе возникновения соот­ветствующей потребности. Последняя нервным и гуморальным путем возбуждает специальные нервные клетки, расположенные у высших, животных в гипоталамической области. У более низших существ, особенно у насекомых, эти клетки могут рас­полагаться в различных частях их цепочковой нервной си­стемы. Тем не менее общий принцип формирования основных влечений является единым у различных живых существ, стоя­щих на различных уровнях эволюционного развития.

Теперь попробуем ответить на вопрос, каким образом воз­буждение инициативных мотивационных центров приводит к формированию целенаправленного поведения.

Внутреннее программирование

Поведение любого живот организма определяется воз­буждением прежде всего его моторных нервных элементов, иннервирующих соответствующий мышечный аппарат. Зна­чит, вопрос формирования целенаправленного поведения при врожденных мотивациях — это вопрос, каким образом воз­буждения центров, определяющих мотивации, адресуются к исполнительным моторным элементам. Однако все живые су­щества, прежде чем раздать команды исполнительным орга­нам, предварительно осуществляют важную стадию — оцени­вают свое исходное состояние. Эта оценка исходного состоя­ния осуществляется специальными чувствительными клетками различных уровней центральной нервной системы.

Наибольшими возможностями в этом смысле обладают клетки коры головного мозга. Но каким образом возбуждение специальных гипоталамических центров, определяющих раз­личные врожденные мотивации, вовлекает в свою деятель­ность клетки коры головного мозга?

На этот вопрос удалось ответить только после выдающих­ся открытий американского ученого Мэгуна и итальянца Моруцци. Они установили, что подкорковые образования голов­ного мозга, в частности, ретикулярная формация, оказывают на кору мозга восходящие активирующие влияния. Благодаря этим влияниям клетки коры мозга могут бодрствовать, тво­рить и оценивать любое состояние организма. Собственно го­воря, подкорковые образования ретикулярной формации играют роль своеобразной электростанции, снабжающей энергией клетки коры головного мозга.

В дальнейшем оказалось, что и клетки гипоталамуса обла­дают подобными же свойствами. Возбужденные, например, нервными импульсами, идущими из пустого желудка или фак­торами «голодной» крови, они немедленно начинают избира­тельно вовлекать в свое возбуждение другие клетки подкор­ковых образований ретикулярной формации. Вследствие этого к клеткам коры мозга устремляются мощные потоки активи­рующих импульсаций. А это в свою очередь приводит к изби­рательному вовлечению клеток коры мозга в деятельность подкорковых центров, определяющих пищевое возбуждение у голодных животных. Точно также происходит вовлечение чув­ствительных элементов коры мозга в деятельность других гипоталамических мотивационных центров.

На основе этих активирующих механизмов клетки коры мозга, возбужденные в определенной мозаике, производят своеобразную «оценку» состояния организма, его потребности и вырабатывают специальное «решение», или «программу», направленную на удовлетворение возникшей потребности, Следовательно, на основе чисто нервных механизмов, приве­денных в действие той или иной внутренней потребностью, возникает своего рода «заряженное» состояние организма, которое программирует поиск необходимого вещества. Не трудно заметить, что это возбуждение заключает в себе все свойства будущего подкрепления.

Это существенное свойство всех врожденных инстинктив­ных механизмов. Все они, как мы увидим ниже, строятся на основе запрограммированных действий, направленных на до­стижение в будущем того или иного приспособительного эф­фекта.

Подводя итог, мы можем сказать, что врожденные моти­вации заключают в себе закодированные в определенных фи­зиологических механизмах все свойства и параметры необхо­димого подкрепления. На этой основе формируется специаль­ное поведение, которое строится по принципу подбора внеш­них раздражителей соответствующим свойствам будущего подкрепления, которые запрограммированы в каждой моти­вации. Этот аппарат опережающего действительные события возбуждения, производящий оценку свойств будущего под­крепления, получил в лаборатории П. К. Анохина название «акцептор действия».

Механизмы подкрепления

Как уже указывалось ранее, любая мотивация завершает­ся соответствующим подкреплением. В одних случаях это по­иск специальных веществ во внешней среде и их употребле­ние. В других случаях — наоборот, — это избавление от про­дуктов жизнедеятельности. Что же происходит в организме при подкреплении?.

Характерно, что любое подкрепление приводит к снижению исходной активности инициативных мотивационных центров организма, к устранению их активирующих влияний на дру­гие отделы нервной системы и как следствие этого, к общей его успокоенности. При этом также используются нервные и гуморальные механизмы.

Рассмотрим в качестве примера механизм насыщения.

Известно, что насыщение животных происходит еще в мо­мент потребления пищи, т. е. задолго до того как питательные вещества поступят в кровь. Этот процесс насыщения проис­ходит на. основе чисто нервных механизмов под влиянием раз­дражения поступающей пищей рецепторов ротовой полости и особенно желудка. Истинное обменное насыщение обычно на­ступает спустя 1—2 часа после приема пищи.

В механизме «нервного», или сензорного насыщения за- ключается глубокий смысл эволюции живых существ и преж­де всего борьба за время. Ведь в природе никогда не бы­вает так, чтобы поступившая в желудок пища была бы от­нята у животного. Следовательно, уже этап поступления пи­тательных веществ в желудок является надежным сигналом для выброса и использования в полной степени всех «запер­тых» питательных резервов организма. Здесь мы снова встречаемся с механизмом опережающего действительные события возбуждения.

Этот этап сензорного насыщения является чрезвычайно важным для развития последующих стадий насыщения. До­статочно указать на то, что насыщение никогда не наблюдает­ся при введении питательных веществ непосредственно в кровь, минуя пищеварительный тракт.

С другой стороны, одно только раздражение рецепторов ротовой полости и желудка не способно вызвать длительно­го насыщения. Для этого необходимо последующее поступ­ление питательных веществ в кровь.

Стало быть и в механизме подкрепления также имеется программирование с опережением реальных событий дейст­вительности.

ИНСТИНКТЫ И ВНЕШНЯЯ СРЕДА

Итак, внутренние механизмы, т. е. те материальные про­цессы, которые определяют основные влечения организма, играют чрезвычайно важную роль в формировании инстинк­тов.

Вместе с тем возникает вопрос, всегда ли только внутрен­ние механизмы определяют инстинктивное поведение?

Многочисленные примеры показывают, что это не так. Не­маловажное значение в формировании инстинкта играет внеш­няя среда. Что же в эволюционном развитии явилось первич­ным в механизме инстинкта, внешние или внутренние фак­торы?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к более низким формам целенаправленного поведения — тропизмам.

Запах

Мы уже упоминали ранее о роли химических веществ в инстинктивном поведении. Запах является могучим средст­вом общения живых существ и исследования внешнего мира. Каждый вид животных имеет свой собственный, биологиче­ски обусловленный спектр запахов. Если кролик лучше всего различает по запаху морковку, то собака это лучше делает по отношению к запаху кролика.

Чувствительность обоняния также определяется состоя­нием организма. Оно резко повышается при голоде, при на­коплении в организме половых гормонов.

Фабр обнаружил, что самки бабочек китайского шелко­пряда совершенно не чувствительны к запаху, которым они завлекают самцов. Однако самцы реагируют на этот запах в чрезвычайно ничтожных концентрациях и пролетают рас­стояние в семь миль, возбуждаемые этим запахом. Это веще­ство в 1959 году обнаружил лауреат Нобелевской премии Адольф Бутендант из Мюнхенского института биохимии. Оно представляет собой спирт с шестнадцатью углеродными атомами в одной молекуле.

Запах может изменять внутреннее состояние животных. Известно, например, что у самок мышей при виде и запахе самца изменяется их половой цикл. В 1960 году в английском институте медицинских исследований в Лондоне было обна­ружено, что самки мышей не беременеют сразу же после спа­ривания, если подвергаются запаховым раздражениям от других самцов. Вот почему в скученной колонии обычно рез­ко снижается рождаемость!

Электричество

Многие живые существа обладают исключительной чув­ствительностью к действию электрического тока. Любопытен эксперимент с одноклеточными туфельками-парамециями. Если к капле воды, в которой плавают парамеции, с двух сто­рон подвести электроды от батареи постоянного тока, то можно наблюдать, что все они начинают плыть в сторону от­рицательного полюса.

Некоторые виды улиток, например, речная улитка, пре­красно ориентируются по силовым магнитным линиям Земли.

Морские миноги испускают специальные электрические импульсы. Каждый такой импульс представляет собой элек­трический ток, который выходит из одной части миноги, про­ходит по воде и возвращается в другую область ее кожи. Та­ким образом немедленно воспринимается любое изменение посланного импульса. Они также обладают высокой чувстви­тельностью к электромагнитному полю.

Рыба-нож имеет специальный электрический орган, рас­положенный возле кончика хвоста. Пятясь, эта рыба залезает в ямки и использует электрические импульсы, идущие от хво­стовой части, для исследования содержимого этих ямок.

Большинство рыб использует электрические органы для навигации. При каждом импульсе у такой рыбы вдоль ее тела распространяется слабый электрический ток, который все время корректируется с магнитным полем Земли.

Однако есть рыбы, которые используют электрический разряд для нападения и защиты. Электрический скат, напри­мер, производит разряд напряжением около 70 вольт. Сери­ей таких разрядов он оглушает свою жертву. Электрический сом, живущий в Ниле, производит разряд даже до 350 вольт.

Специальные сигналы

Большинство живых существ на Земле издает различного рода сигналы. Эти сигналы служат как выражением опреде­ленного состояния, так и имеют информационный смысл. В брачный период самец призывает самку специальной «пес­ней любви».

Каждый вид животных «работает» на своей волне. При этом оказываются занятыми все диапазоны волновых колеба­ний— от медленных до ультравысоких. Единственное спасе­ние в этом хаосе звуков состоит в том, что каждое животное обладает только узким спектром восприятия звуковых коле­баний. Не исключением является в этом смысле и человек.

Его ухо воспринимает только от 20 до 20000 колебаний в се­кунду.

Сигналы, издаваемые животными, могут быть использова­ны и для эхолокации.

Наиболее поразительна в этом смысле деятельность под­ковоносых летучих мышей, широко распространенных в Евро­пе, Америке и Австралии. Они имеют вокруг носа и рта двой­ную складку мембран. Последняя служит своеобразным гор­ном, концентрирующим высокочастотные сигналы в узкий звуковой пучок, который наподобие света фонаря животное может направлять в любую сторону. Обладая таким прибо­ром, летучие мыши непрерывно прощупывают окружающее их пространство, даже когда они отдыхают в висячем поло­жении, находясь головой книзу. Надо сказать, что тазобед­ренные суставы летучих мышей очень подвижны, поэтому они способны даже в висячем положении поворачивать свое тело так, что оно описывает полный круг. В результате таких дви­жений животное получает возможность сканировать окру­жающую среду в поисках добычи.

Разве это не высокосовершенная самонаводящаяся раке­та! Вместе с тем летучие мыши постоянно воспринимают отраженные сигналы. Некоторые ученые полагают, что их уши способны держать звук «под наблюдением» с момента его испускания. Благодаря этому летучие мыши определяют не только, какой объект находится перед ними, но по высоте звучания отраженного звука даже направление его движе­ния.

Но природа хитра. Для защиты от сигналов летучих мы­шей многие мотыльки имеют пушистый покров, а пушинки почти не отражают звука. Другие насекомые, например жуки, имеют двойной диапазон слышимых звуков. В одном диапа­зоне они слышат звуки своих сородичей, а в другом — звуки приближающихся летучих мышей. Вслед за этим они склады­вают свои крылья и камнем падают на землю, тем самым спасаясь от преследователя.

Почти все пещерные птицы также используют эхолокацию. В пещерах Венесуэлы и Гвианы в Южной Америке, напри­мер, обитает масляная птица, которая также ориентируется с помощью отраженных колебаний своих щелкающих звуков.

Эхо играет важную роль в жизни и водных животных. Ки­ты и дельфины широко используют эхолокацию для ловли рыбы и общения друг с другом. А другие животные и человек разве не используют в своей жизни эхолокацию? Мы все вре­мя воспринимаем, и порой подсознательно, оцениваем окру­жающие нас звуки. Они тесно вошли в нашу жизнь. Мы уже не можем представить идущего поезда без равномерного по­стукивания колес, летящего самолета без рева мотора. А представьте, как бы реагировал летящий в самолете человек, если бы шум моторов внезапно прекратился? Все время, всю жизнь мы, сами того не замечая, оцениваем звуковую информацию.

Оценка информации

Итак, многочисленные факторы внешней среды способны оказывать существенное влияние на характер инстинктивных действий животных. При этом в зависимости от экологии каждое живое существо имеет ведущий канал внешней ин­формации.

У человека и птиц, например, ведущим каналом связи с внешним миром является зрение. У собаки — обоняние. У дождевого червя — осязание. Муравей обладает в равной степени хорошим осязанием и обонянием. В зависимости от того, какая внешняя информация является ведущей в пове­дении живых существ, можно говорить об их «мировоззре­нии», «мирообонянии», «мироосязании» и т. п.

Но какой бы канал информации не был ведущим, на его основе всегда происходит принятие «решения» к совершению действия. Муравей на основе осязания быстро принимает решение напасть на погохвостку (если она меньше его) или убежать прочь (если она крупнее его).

Точно так же, на основе только осязания размера ячейки, пчела, откладывающая яйца, принимает соответствующее решение. Если ячейка большая — у нее выделяется сперма и откладывается оплодотворенное яйцо, из которого в буду­щем разовьется матка. Если размер ячейки маленький, то в нее откладывается неоплодотворенное яйцо, из которого появится трутень.

Все эти механизмы оценки информации врожденные. Они определяются прежде всего сопоставлением внешних раздра­жителей с исходным состоянием животного, с его внутренни­ми потребностями. По мере усложнения организации живот­ные приобретают способность оценивать все большее количе­ство внешних раздражителей. Тем не менее среди всех этих раздраж